隧道工程衬砌及病害处治论述

隧道工程衬砌及病害处理探讨文摘结合工程实例，详细论述了工程概况、隧道病害、病害成因、病害治理方案及病害治理施工。关键词内衬开裂；隧道基础加固；衬里加固；疾病治疗一、项目概述隧道是一种双向四车道分离式隧道。L度为1055米，为长隧道，最大埋深约150米，整个隧道设有2个人行横道和1个车辆横道。该隧道于2009年3月开工，2010年6月竣工，2012年7月通车。隧道场区地层分为第四系残积层(Qdl el)和下石炭统(cl)，主要由砂质灰岩、砂岩和泥岩组成。此外，它们还包括应时砂岩、页岩、碳质页岩和泥岩，它们大多分布在夹层中。隧道穿越地层岩性为石炭系下部泥岩，围岩主要为、级围岩。隧道场区地下水主要为第四系覆盖层中埋藏的孔隙水和基岩中的裂隙水，属于包气带中的重力渗透水类型。地下水仅由大气降水提供，渗透并排泄到斜坡下或以泉水形式出现在地表，储量有限，受降雨影响明显。隧道根据新奥法原理设计施工，采用复合衬砌结构。隧道衬砌结构设计以锚、喷、网联合支护为初期支护，模板混凝土为二次支护措施，五类围岩段二次衬砌采用c25钢筋混凝土结构，四类围岩段二次衬砌采用C25素混凝土结构。明挖隧道采用C25钢筋混凝土结构。根据设计文件，穿越隧道严重破坏段的地层岩性为中风化泥岩，为薄至中厚层状结构。地层产状平缓，不利于隧道开挖。泥岩遇水易软化，饱和抗压强度Rc=12MPa，属软岩，围岩为四级围岩。第二，隧道疾病1.衬砌裂缝：隧道裂缝主要集中在隧道侧壁便道上方1 1.5m的高度范围内，以纵向和斜向裂缝为主。单个裂纹最大长度接近125米，裂纹宽度为1.2 4.5毫米，裂纹为穿透结构裂纹，有轻微位错。2.路面病害：隧道路面病害主要是路面中部的网络裂缝、破损和隆起，最大隆起达5厘米。3.大修道病害：隧道大修道病害主要是由大修道侧壁挤压变形和错位以及向隧道中心位移引起的。三、疾病原因分析1.地质原因。本段隧道穿越的地层岩性为中风化泥岩，层状结构薄至中厚。岩石的饱和抗压强度钢筋混凝土为12兆帕，属软岩，具有弱膨胀性。暴露在水中时很容易软化和膨胀，隧道的深度相对较大(约100米)。考虑地质和埋深，隧道衬砌承受的围岩压力较大，隧道侧壁基础承载力可能不足。2.调查和设计原因。该段泥岩强度低，遇水易软化。结构设计人员对地质特征了解不够，不符合规范要求(JTG D70-2004，第8.1.4条，第2款)。“在级围岩条件下，围岩自稳能力差，侧向压力大，地基承载力弱。级围岩双车道隧道应采用仰拱衬砌断面设置仰拱，导致隧道结构不合理。3施工原因。当实际地质条件与原设计不一致时，可能无法进行动态调整。4.排水系统堵塞了。该段排水系统可能被堵塞，导致隧道底部软化和膨胀，承载力不足在没有仰拱的原始结构上增加仰拱，以改善隧道的力学性能并限制隧道底部和侧壁的变形。根据原隧道结构，新增仰拱的曲率半径为12.5米，结构采用40厘米厚的钢骨架混凝土。具体实施步骤如下：拆除隧道便道；在隧道两侧纵向间隔100cm向下设置两根长6m、1275mm的注浆锁脚钢管桩，以稳定拱脚，保护衬砌结构的安全；拆除隧道路面和排水沟；开挖隧道底部至隧道仰拱设计标高；(5)在侧壁底脚的贯穿长度处设置连接钢板，连接钢板用地脚螺栓固定，连接钢板与钢管桩的连接处用钢筋焊接；(6)设置纵向间距为75厘米的I20a钢架，并与隧道侧壁的连接钢板连接。用地脚螺栓连接后，在接缝处焊接。浇筑仰拱混凝土；(3)隧道中央水沟恢复；回填仰拱，依次恢复路面、排水沟和便道。(2)隧道底部灌浆加固(方案2)隧道地基注浆加固提高地基承载力。注浆加固深度在墙基础以下5m以内，注浆浆液为水泥-水玻璃双液浆液。具体实施步骤如下：拆除隧道便道；在隧道两侧纵向间隔100cm向下设置两根长6m、1275mm的注浆锁脚钢管桩，以稳定拱脚，保护衬砌结构的安全；拆除隧道路面和排水沟；(4)开挖洞底至洞壁底部设计标高并找平：按梅花形铺设5m长89X4mm注浆钢管桩，间距100100cm，用水泥-水玻璃双液浆注浆加固地基； I20a钢架纵向间距75cm，与隧道侧壁连接钢板连接。用地脚螺栓连接后，在接缝处焊接。隧道中心沟恢复；(3)浇筑混凝土铺设地基，并依次修复路面、排水沟和养护道路。(3)方案比较从结构受力、施工质量控制、施工安全和施工难度四个方面对上述两种处理方案进行综合比较。各方案的优缺点如下：衬砌加仰拱方案；隧道结构受力性能好；限制隧道底部侧壁变形效应；施工质量控制容易：设置钢拱架可以限制施工过程中边墙的变形，保护衬砌结构的安全。(2)衬砌加仰拱的缺点：隧道基础的基础条件没有得到改善；施工工艺更加复杂；施工组织更加复杂。(3)隧道底部注浆加固方案的优点：隧道地基承载力好；施工组织简单。(4)隧道底部注浆加固方案的缺点：地基加固质量控制困难：注浆加固初期，浆液中的水分会软化地基；施工期间可能需要设置临时支撑，以限制隧道侧壁的变形。通过以上综合比较，最终确定衬砌加仰拱方案(方案1)来治理隧道病害。五、疾病治疗建设隧道交通关闭后，隧道衬砌病害按衬砌加仰拱方案处理。具体实施步骤与上述一致。此外，还应注意以下几点